ctime 表态网论坛--应表友们的诉求发一篇--让我纠结的#恒定动力系统#

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52Tourbillon
2014-06-10 21:19

应表友们的诉求发一篇--让我纠结的#恒定动力系统#

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本帖最后由 52Tourbillon 于 2014-6-10 21:21 编辑

近些年，恒定动力系统在手表上的应用越来越热，特别是在今年的巴塞尔展会上，芝柏推出的很概念化的恒定动力调速机构以及万国的恒定动力陀飞轮，把此项技术推向了新的高潮。我在几年前就开始研究这项技术（朗格的31日链恒定动力系统）。虽然到目前为止我还没有实践过，但是它对于机械表来说到底有多大的用处始终困扰着我。所以，我就想写篇文章跟大家共同探讨下寻找答案。

理论背景

根据虎克定律，手表机芯内原动系输出的发条弹性势能，其扭矩从满条时的最大值到发条松弛状态时的最小值变化非常大。因此，让它在上满条跟发条放松时传送出相等的动力是不可能的，尤其是发条放松到后期（一般是超过了总量一半）的时候，扭矩会快速地下降，前后的扭矩落差会对调速机构产生等时性影响（最直接的是摆轮的摆幅，特别是机芯垂直放置时的摆幅，会降低很多），这样导致手表的走时精度随之降低。

为了战胜这个定律，达文西在500年前发明了均力圆锥轮原理，而以此原理所发明的技术正是我们熟知的芝麻链传动系统。此系统的标志性结构特征是形似埃及金字塔的宝塔轮和缠绕在宝塔轮上形似芝麻的链条。此技术可以起到恒定动力效应的原理是芝麻链条的一端缠绕在原动系的条盒轮上，另一端一段缠绕在宝塔轮上。宝塔轮经过严格的计算形成了塔状，从上往下分层次的直径逐渐变大，这样做的意图是当条盒轮满弦时，链条位于宝塔轮最顶端位置，而当条盒轮空弦的时候，链条位于宝塔轮最底端位置。根据力的公式，满弦与空弦时力矩与力臂的乘积相等，说明了发条盒在满弦和空弦状态下的力矩是以相对均衡的数值输出的。芝麻链恒动力系统虽然是项古老的技术（最早被应用于航海用船钟），但是近几年复古技术盛行，此技术又被品牌和独立制表师挖掘出来焕发了新的生机。

（附古老的芝麻链恒定动力系统图）

Romain Gauthier
恒定动力系统

独立制表人Romain Gauthier最新推出的腕表LogicalOne采用了独创的芝麻链恒定动力系统。此系统虽然传承了古老的芝麻链恒定动力系统的精髓，但是通过发明人的智慧，此系统被进化为全新的红宝石芝麻链恒定动力系统。

技术特征

Romain Gauthier恒定动力系统的技术特征有两个亮点：

第一个亮点是把传统的芝麻链结构进化为红宝石链条。

原先的芝麻链技术的特点是链条按照层次，以螺旋曲线盘绕在条盒轮外壁和宝塔轮上。链条与条盒轮外壁直接接触，同时链条进入宝塔轮的链条槽内，这样的结构方式有一定的弊端，链条与所接触的零件会产生摩擦，从而损失一定的能量。此系统的链条连接处被设置了红色宝石轴承，只是此时的用处跟我们熟知的固定在夹板内作为传动轴两端轴承的有所区别，此时的用处是滚珠。也就是说，发明人把宝石作为滚珠设置在链条内，让它们跟条盒轮外壁和动力输出轮是外缘以滚动的方式传递力矩，使得能量的损耗降低了，动力的利用率提升很多。

（附Romain Gauthier恒定动力系统的实物图）

第二个亮点是芝麻链标志性的宝塔轮不见了。

原先的芝麻链技术最明显的特征是有个宝塔形状的轮被链条缠绕，而此系统取消了宝塔轮，原因是那样的轮占用了太多的空间，尤其是轴向空间。此系统最大的创新在于恒定条盒轮的设计--条盒轮的外缘最外端设置了一个链条钩钩住红宝石链条的始端，并且其外缘链条槽是以阿基米德螺旋线构成的，曲线从里往外逐渐扩展，使得链条盘绕时形成了一定的落差。Romain Gauthier恒定动力系统的末端有个动力输出轮，同样被设置了一个链条钩钩住红宝石链条的末端。此时，我们需要知道的是此系统的恒定动力理论计算原理与原技术类似，然而应该更加复杂。

（附Romain Gauthier恒定条盒轮图）

作者点评

独立制表人Romain Gauthier独创的芝麻链恒定动力系统真的给我耳目一新的感觉。我原以为芝麻链技术存在了几百年都没有太大的变化，应该基本定型了。没想到，这位大师彻底颠覆了我的想法，他通过全新的理念，把芝麻链技术提升到了新的高度，同时我们还要看到此款腕表的擒纵机构和无卡度摆轮游丝系统都是有新的技术存在。我现在已经很深刻的体会到，如今制表大师的创新趋势基本上都会把目光盯在机芯的始端-原动系统和末端-调速机构。只有把控好这一头一尾两个部位，机芯的走时性能才会达到你想要得到的目标。

然而，我个人认为芝麻链恒定动力系统这项技术技术具有很强的特殊性，它的设计与制作难度都是挺大的。也就是说在原动系实现恒定动力有一定的难度，那么我们可以换个思路，把恒定动力理念放在传动链与调速机构的连接端。这个设计思路好像在调速机构的前面安装了一个智能阀门，控制动力的输入量，使得摆轮游丝系统获得最合适的动力运转，目的是保证了手表的走时精度。

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52Tourbillon
2014-06-10 21:29

独立制表人Romain Gauthier独创的芝麻链恒定动力系统很有创意，我认为它颠覆了原有的立体宝塔轮芝麻链恒定动力系统，节省了大量的空间。只是我没有见到过实物，不知道此款表的效果怎样！
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danielzhang
2014-06-10 21:33

我知道某人好像有这货嘿嘿@瑞士任 @天蝎公子

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52Tourbillon
2014-06-10 21:40

本帖最后由 52Tourbillon 于 2014-6-10 21:46 编辑

2007年朗格推出了可提供长达一个月的动力储存的手上链手表LANGE 31，采用了叠层双条盒串联结构的原动系。每只发条盒的内部直径达到了25毫米与普通条盒相比可称为巨型发条盒。每只发条盒储存的发条长度为1850毫米，使得两个条盒轮储存的发条总长度达到了传统手表机芯发条的5到10倍。这个时候，我在前文提到的问题出现了，如此长的动力储存必须要安装开源节流的装置--恒定动力擒纵系统。朗格的此类系统的本质是将逐渐减小的主传动链扭矩储备到一个可以驱动擒纵机构工作10秒，称作“微型发条”的“恒动游丝”中直接驱动擒纵机构工作。这样，在擒纵机构工作过程中，扭矩的变化范围大大缩小，扭矩呈现出周期为10秒的锯齿形波，但是其平均扭矩是平稳的，可以确保在31天的能量储备期间，擒纵机构所受的平均扭矩恒定，从而解决了由于发条盒输出扭矩大幅变化所引起的走时误差。在满条时，可以避免“激摆”；在发条松弛状态时，仍保持摆轮摆幅恒定。

（附朗格搭载恒定动力系统的机芯图）

结构特征

朗格恒定动力系统的结构主要包括了四个部分--上秒轮部件、下秒轮部件、单齿轮部件与擒纵叉杠杆部件。

1.上层秒轮部件由上秒轮、上秒轮轴、似三角形凸轮的恒动转子与恒动游丝组成；

2.下秒轮部件由下秒轮片与下秒齿轴组成；

3.恒动擒纵轮部件由恒动擒纵轮片与秒过齿轴组成；

4.恒动擒纵叉部件由恒动擒纵叉、叉轴以及两颗锁瓦组成。

此系统的初始状态是下秒齿轴得到动力后输入给系统机构，上秒轮片与调速机构的恒动擒纵轮连接。上秒轮与下秒轮同轴配合，恒动游丝的外端固定在上层秒轮上，内端固定在下秒轮上，恒动游丝具有了一定的预紧力。下秒轮与秒过齿轴连接，恒动转子与擒纵叉杠杆的叉口配合，恒动擒纵轮在恒动游丝预紧力的作用下被锁瓦锁住。

（附朗格搭载恒定动力系统结构图1）

（附朗格搭载恒定动力系统结构图2）

（附朗格搭载恒定动力系统结构图3）

工作原理

动力输入给恒定动力系统，下秒轮旋转。恒动游丝在下秒轮的带动下，逐渐卷紧。恒动游丝卷紧储存的弹性势能带动上秒轮旋转。此时，恒动转子转动了60度角，恒动擒纵叉摆动，其锁瓦将锁定的恒动擒纵轮释放。恒动擒纵轮旋转180度后，被另一颗锁瓦再次锁定，此过程用时10秒。在这时，我们需要了解到的是，恒动擒纵轮之所以会转动，其动力来源于下秒轮通过秒过齿轴输入的。恒动擒纵轮从被释放到被锁定的10秒内，上秒轮将动力传输给了调速机构，摆轮游丝系统得到能量运转。这个过程将会反复出现，动力有规律的输入给调速机构，直到机芯内所剩动力不能够驱动此系统为止。

作者点评

朗格的此项恒定动力系统是我最早见到的，最早研究的此类技术。它让我对于此类技术产生了极大的兴趣，感觉很神奇。机芯内原动系的动力可以被它均匀的分配给调速机构真的很奇妙，犹如智能阀门一样。动力平均化的理念应该来自于古代制表师对于表的终极目标—高精度。为此制表师首先想到了把动力源均化，使得芝麻链动力系统诞生；而后制表师另辟蹊径，在传动轮系和调速机构的中间环节设置了“阀门”均化动力后，再输入给调速机构。这两个思路都可以达到均化动力的目的，前者的优势是在最始端就控制了动力的输出，对于输出效率来说是最理想的，只是要想熟练把握此技术具有一定的难度；后者的优势是它的技术核心实际上来源于调速机构的一种变型，也就是说此种恒定动力的实质就是擒纵机构加摆轮游丝系统的简化版—把动力有规律的输出。